[其他]改進的氨合成氣提純工藝

無效

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• 申請日: 1985-11-08
• 公開（公告）號: CN1003170B
• 公開（公告）日: 1989-02-01
• 發(fā)明（設計）人: 安德里賈·富德雷爾
• 申請（專利權）人: 聯(lián)合碳化公司
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02;B01D53/04
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 劉元金

本發(fā)明涉及氨合成氣。更詳細地說，它涉及對一種氨合成氣流的純化。

氨合成氣生產(chǎn)按慣例是基于將天然氣或輕油用水蒸氣轉化，接著用空氣進行二次轉化。然而，使原料經(jīng)歷部分氧化轉化是可能的，在許多工業(yè)設備中也有用氧將重油餾分和煤進行部分氧化的。

在高壓下從氫一氮混合物生產(chǎn)合成氨的過程中，一般用鐵或鐵基催化劑，該催化劑的活性會由于含氧化合物的存在而減小。在物料用上述轉化操作所產(chǎn)生的原料氣體中，幾乎常常含有這樣一些含氧化合物，即一氧化碳、二氧化碳和水。因此一般地說，合成原料氣體的純化過程從下列兩個步驟開始：（1）在所謂的水煤氣替換轉化操作中使大部分一氧化碳和水蒸氣反應生成二氧化碳和氫，（2）用合適的物理溶劑，例如甲醇和聚乙烯乙二醇酯或用化學溶劑，例如熱碳酸鉀和胺的溶液，除去大部分二氧化碳。

經(jīng)這些處理步驟后，該合成氣體的雜質含量大約為（以克分子百分數(shù)計）：CO-在0.2到1.0%之間;H₂O-在0.1和0.2%之間;CO₂-在0和0.4%之間。

該合成氣體的進一步純化可以應用堿洗和低溫技術，一般優(yōu)先采用吸附干燥或純化技術。然而，一種更經(jīng)常應用的技術是甲烷化操作，在這種方法中，合成氣體中存在的碳的氧化物與氫按下面的反應式反應：

（1）CO+3H₂→CH₄+H₂O，和

（2）CO₂+4H₂→CH₄+2H₂O

生成的水蒸氣多數(shù)在甲烷化后的冷卻器中除去，而殘留的水能用吸附干燥分離，或象更廣泛應用的那樣，是在氨合成回路的制冷部分中除去，在制冷部分中殘余水溶于液氨中。甲烷化操作是在200℃和300℃之間采用鎳基催化劑進行的。這一處理的優(yōu)點是幾乎能使CO和CO₂兩者分別定量地反應形成甲烷，而使它們的殘留的濃度一般低于5ppm。

然而，甲烷化作用也有缺點，如上述反應（1）和（2）所表示的，會消耗有用的氫以及產(chǎn)生更多的甲烷，這額外產(chǎn)生的甲烷會作為一種惰性氣體累積在氨合成回路中。

更經(jīng)常的是，在部分純化后的合成氣體中，一氧化碳的濃度范圍是從0.3到0.6%，雖然有可能超出這一范圍，但一般不超過上面所標明的較寬范圍。在那種技術中已經(jīng)知道在水煤汽替換轉化完成時，經(jīng)過合成過程中的選擇催化氧化過程可使附加的一氧化碳除去而使它降0.01%（100ppm），甚至更低。為此，在替換反應后，將原料氣體冷卻到低于80℃，最好是低于50℃，并至少要使加入空氣或氧氣的量足以能使反應進行，并使90～99%的CO氧化成CO₂。采用催化劑進行這一反應，這種催化劑使氧和一氧化碳選擇性而優(yōu)先地進行反應，而氫和氧之間的反應速率則小得多，就使只有極小量的氫被氧化。這種將一氧化碳作選擇性氧化的結果可使在甲烷化作用操作中所消耗的氫減少，這樣就使整個操作所需要原料氣體量減少，生成的甲烷也很少，所以，在氨合成回路中累積的甲烷也少。因此，在所述的方法中，這種處理工序包括：一氧化碳和水蒸汽經(jīng)水煤氣替換轉化成CO₂;一部分的一氧化碳和氧或空氣經(jīng)常規(guī)的選擇氧化形成CO₂;一般使部分純化過的氣流中一氧化碳的濃度減少到低于100ppm;用液體吸收除去二氧化碳;常規(guī)甲烷化作用;以及干燥。

這樣的處理雖然有如上述所提出的優(yōu)點，而為了進一步減少與合成氣體生產(chǎn)有關的能量消耗和投資費用，本技術還有必要繼續(xù)進行發(fā)展和改進。尤其是，如果不僅在甲烷轉化器中氫的消耗可進一步減少，而且如果可以省去這一甲烷轉化器，那么本技術的優(yōu)點將更為明顯。這樣除去甲烷轉化器將有效地減少整個操作的投資費用，并且也將使所要求的過程壓降降低。

因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種對氨合成氣純化的改進方法。本發(fā)明的另一個目的是提供一種氨合成氣純化方法和純化系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中對碳的氧化物不必進行甲烷化作用。

本發(fā)明再一個目的是為氨合成原料氣體提供一種較低費用的純化方法和純化系統(tǒng)。

本發(fā)明還有一個目的是為生產(chǎn)甲烷含量低的干燥合成氣體提供一種方法和系統(tǒng)，從而使氨合成操作所需能量大大減少。

本發(fā)明在下面將對這些目的詳細進行敘述，其新的特點會在附加的權利要求書中特別指出。